企业存储技术 · 2020年12月09日

DDR5非易失内存:NRAM能给3D XPoint/Optane带来威胁吗?

作者:唐僧 huangliang
来源:企业存储技术

一个多月前,记得我还在《VMworld 2020 China _线上大会技术演讲资料分享_》里面吐槽过,今年的SDC(SNIA开发者会议)资料下载居然要收费,不过最近我还是找到了免费下载的办法。

全部演讲资料ppt(pdf)我想晚一些打包分享给大家,争取先借机会写几篇技术文章。
NRAM能否借DDR5 NVRAM崛起?

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今天跟大家聊的是上面这个主题《Update on the JEDEC DDR5 NVRAM Specification》,演讲人来自Nantero,也就是那个搞NRAM的公司。

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谈到新一代非易失内存(NVRAM)/存储级内存(SCM),ReRAM(忆阻器)、PCM(相变内存)、MRAM(磁性内存)这些新技术,我就想起5年前写的《从技术到应用:揭开3D XPoint Memory__迷雾》。其中提到后来的Intel Optane(傲腾)应该属于PCM。
ReRAM到现在还没动静。MRAM(包括增强的STT-MRAM)密度始终没上去,成本自然也下不来,这几年企业存储中的应用,我只看到IBM在SSD中用128MB MRAM替代了DRAM。
至于NRAM我之前几乎没怎么关注过,这次趁机补补课。
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Nantero研发的NRAM使用了碳纳米管(CNTs)技术,读/写延时号称只有5ns,并且属于非易失性存储介质。
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如上图,这里列出的NRAM每tile单元为64Kb,通过水平矩阵加上多层达到256Ktiles、16Gb的密度(应该是Die)。如此水平用来替代基于DRAM颗粒的NVDIMM看上去比较合适。
我查了之前的一些宣传,NRAM的性能应该与DRAM接近,寿命远高于NAND和NOR闪存(按道理至少是3D XPoint的水平?),据说成本在量产后为DRAM的一半,但目前工艺应该只达到28nm。
PPT 上的容量何时能做到?

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按照这个路线图(如果能实现的话),14nm NRAM的密度能达到28nm的8倍,同时引入8-die堆叠;如果到了7nm工艺密度还能再提高4倍,达到单个Die 256-512Gb的水平;加上16-die堆叠应该就是512GB-1TB的芯片密度,只是不知何时能达到?
问题是,如今成熟的DRAM工艺还在10nm之上,而除了富士通之外,我还没看到哪家DRAM制造商宣传过自己在做NRAM。而富士通显然已经不算半导体存储一线大厂(_20多年前我在中关村还曾接触过Fujitsu内存条_)。

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Memory Class Storage(内存级存储)这样的叫法看着有点怪,可能是因为NRAM在容量上画的这个饼太大吧:)单die密度如果真的达到512Gb,每条NRAM DIMM内存条就可以做到16TB,不过Nantero这次的ppt自始至终没有提价格和时间点。
至少NRAM的成本低于3D XPoint是不太可能了,至于性能下面倒是有一点描述。

性能和功耗优势

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由于不需要像SDRAM那样耗电刷新等,在相同时钟频率下NRAM还能提高15%的吞吐带宽。Nantero估计认为DDR5是个爆发点,但也没有说当前NRAM能跑到的确切频率。

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按照72-bit(ECC)DDR4内存模组来做对比,NRAM不像DRAM在读写刷新和自我刷新时有那么大功耗,因此可以简化电源设计和散热。

NRAM 的应用和商业模式
我试着做了下面这个对比表,如有不足欢迎大家拍砖。

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参考资料  
https://www.snia.org/sites/de...
FRAM、ReRAM、NRAM三类存储器的特点及应用 
https://www.ednchina.com/news...
富士通量产新型内存NRAM性能是DRAM1000倍 
https://digi.tech.qq.com/a/20...



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